ダ・ヴィンチの設計図と 3 次元 CAD テクノロジー

レオナルド・ダ・ヴィンチが「アトランティコ手稿」に掲載した巻上げ機の設計図［提供：Bridgeman Images/ アフロ］

参考ソフトウェア：

産業万能の天才、レオナルド・ダ・ヴィンチ。彼が西暦 1,500 年前後に遺したとされる

Product Design & Manufacturing Collection「アトランティコ手稿」には、動力機械「巻上げ機」が立体的に表現された、美しい設計図（製造業向けコレクション）

Inventor Professional（機械系 3 次元 CAD）
AutoCAD（汎用 CAD）
AutoCAD Mechanical（機械設計 CAD）
AutoCAD Electrical（電気制御設計 CAD）
Nastran In-CAD（有限要素解析）が収められている。
レバーの往復運動を歯車で回転運動に変換し、シャフトにロープを巻き取ることで重りを持ち上げる機構で、左側に組図、右半分に分解図が書かれている。全体図と分解された個々の部品を並べて説明する方法は、この当時としては珍しく、画期的なものだと言われている。
この美しい 1 枚の設計図から、筆者はさまざまな思索にふける。それから 500 年が経ち

著者 小原 照記

3 次元 CAD が普及している現在、ものづくりは大きく変わっている。だが、その根幹は変わっていないと言えるのではないだろうか。

いわてデジタルエンジニア育成センターの副センター長兼主任講師。3D CAD を中心とした講習会を小 学 生 か ら 大 人まで 幅 広 い 世 代 の 人 に 行 い、3D データを活用できる人材を増やす活動をしている。また企業の困り事をデジタル ツールを使って支援している。人は宝、財産であると考え、時代に対応する、即戦力になれる人財、また、時代を創るプロフェッショナルな人財の育成を目指して

トライ＆エラーの繰り返しで最良の設計に
下図の左側は 3 次元 CAD で設計されたエンジンの分解図だ。3 次元 CAD は、コンピューター上に実際の形状そのものを立体としてモデル化し、部品の組付け確認や干渉チェック、材料の割り当てを行うこと質量、重心などを求めることができる。また、分解図を動画にして説明することも可能だ。

いる。優秀な人財がいるところには、仕事が集まり、3 次元 CAD の登場により、コンピューター上に製品を試作し、トライ＆エラーを繰り返しながらものづく人が集まって、より魅力ある街になっていくと考えりができるようになった。ひとつの設計案を試し、失敗したら別の設計案を試して徐々に成功に近づけなて地方でもできること、地方だからできることを考えて日々活動している。

がら、また別の設計案を試す。多くのトライ＆エラーを繰り返すことで、最終的に最良の設計にたどり着くことができる。これが技術者としての、ものづくりの根幹である。
実際にモノをつくってトライ＆エラーを繰り返す場合、材料費、加工費などの多くの費用と時間がかかる。
そこで 3 次元 CAD と CAE（Computer Aided Engineering）などのツールを用いることで、その費用と時間を削減できる。CAE は製品仕様に従った条件等を加えて、コンピューター上で数値計算させて仮想実験を行うシミュレーション技術である。近年は AI（人工知能）、クラウド、3D プリンターなどの発展もあり、コンピューターに最適な形状を計算させるトポロジー最適化、ジェネレーティブ デザインなどのテクノロジーも注目を集めている。設計業務が大きく変わろうとしてきているが、ものづくりへの挑戦と探求心を忘れてはならない。そして、この変化に設計技術者は対応していかなくてはならない。

Autodesk Inventor で作成した分解図

Autodesk Inventor による変位の解析

下の図は 2 次元の設計図である。ベテラン設計

しかし、物理量的な情報や定性的な情報を 2 次

また、設計段階から製造や検査部門などの他部技術者であれば、この図から詳細な形状をイメー元で評価し、伝えるのは難しい。3 次元で表現

署や社外の人と、誰が見てもわかりやすい 3 次

ジして干渉箇所や組み立ての検討などを行うこすることで正確な情報を伝達し、相手と良好な元モデルで検討し合うことで、より多くの意見とも可能かもしれないが、製造現場や検査の人コミュニケーションをとることができるのである。

をもらい、品質の良い、作りやすく使いやすいが頭の中でイメージして検討するのは困難であ製品が出来上がる。世の中の人に喜んでもらえる。3 次元 CAD を使用して立体モデルを作成す

効果的な情報伝達ツール

ることで、2 次元の平面上に描かれた設計図か情 報 伝 達ツ ールとして非 常 に 効 果 的 な 3 次 元

それを忘れてはならない。ダ・ヴィンチが 500

ら立体を想像する必要がなくなり、設計者は開CAD だが、初めて設計業務で使用する際には多くの人が苦労し、中には 3 次元 CAD アレルギー

年前に考えた動力機械も、重いものをできるだになってしまう人もいる。手書きで図面を描いる。相手のことを思いやり、より良いモノを生みていた作業から 3 次元 CAD で図面を作成する

出すために 3 次元 CAD は必須のツールである。

発に込めた思いを、相手に分かりやすく伝えることができる。

るモノをつくることがものづくりの原点である。

作業には、設計物を 2 次元の平面に線で描き表すという考え方、作業に大きな違いはない。だが 3 次元 CAD の場合は、設計物そのものをコンピューター上に作成するという全く別な考え方、作業になるため、これまで 2 次元で設計してきた技術者ほど 3 次元 CAD に上手く慣れることができず、移行が難しいという傾向にある。
ブレーキの組立図

3 次元 CAD は、2 次元 CAD に比べて機能が豊け簡単に持ち上げるために考えられたモノであダ・ヴィンチは、今のような世の中になることを予測できていただろうか。現在のテクノロジー時代を知ったら、凄く羨ましく思うのではなかろうか。この時代にいたら、3 次元 CAD を使用して、きっと世の中をあっと驚かせるものを作り、人々を喜ばせてくれたことだろう。我々がこの便利なツールである 3 次元 CAD をはじめとしたテクノロジーを、使わずにいる理由などあるだろうか？

富であるゆえに、覚えることが多いのも事実であ最初のダ・ヴィンチの設計図に戻ると、あの図る。特に慣れないうちは、思い通りの形状が作成をダ・ヴィンチは、自分のために描いたのだろできなかったり、せっかく作成したデータがエラーうか？恐らくは、相手に分かりやすく伝えるたで先に進めず、修正に時間がかかったりなどの苦めだろう。図面の目的は情報伝達にある。相手

労 も あ る こと だろう。 し か し、3 次 元 CAD をに情報をいかに正確に伝えるかが重要であり、うまく使い、活用することでデジタル上でのトラ

そのために 2 次元の平面図に寸法や公差などをイ＆エラーを繰り返すことができ、実際にモノを記入して定量的な情報を伝えることは可能だ。

つくってからの手直しを減らすことができる。

本記事は「創造の未来」をテーマとする「 Redshift 日本版」の記事を転載したものです。

3 次元 CAD や CAE を活用することで、ものをつくらずにトライ＆エラーが可能
解析

設計変更

解析

設計変更

3 次元データがあれば、解析ツールが利用でき、設計品質の向上、試作回数の削減ができる。
●●

3 次元 CAD 参考ソフトウェア：Inventor
解析 参考ソフトウェア：Inventor、Nastran In-CAD● Product Design & Manufacturing Collection：Inventor、AutoCAD / AutoCAD Mechanical / AutoCAD Electrical、Nastran In-CAD など、10 製品以上のソフトウェアが含まれている製品群。

3 次元データによる情報の共有化
2 次元図面

3 次元データ

どんな形状か分からない

干渉箇所あり、強度不足、ので意見が言えない…

ネジが締められない

2 次元 CAD 参考ソフトウェア：AutoCAD / AutoCAD
Mechanical / AutoCAD Electrical▼ 製造業向けコレクション詳細

www.autodesk.co.jp/collections

3 次元 CAD 参考ソフトウェア：Inventor

www.autodesk.co.jp/redshift「Redshift 日本版 」は、製 造や建 築、土木・インフラの「創造の未来」に関するサクセス ストーリーやビジネスアドバイス、ソートリーダーシップをお届けするオンライン メディアです。

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